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正文內(nèi)容

webgis地理信息系統(tǒng)可行性研究報告(編輯修改稿)

2024-09-02 05:11 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 可以支持Tcp協(xié)議和Http協(xié)議,實現(xiàn)Web服務(wù)器和專業(yè)應(yīng)用服務(wù)器之間的消息交換,簡單的遠程調(diào)用機制、可序列化的遠程對象簡化了分布式計算模式,克服了DCOM、CORBA復(fù)雜的調(diào)用機制。 (4)地理信息服務(wù)器是地圖服務(wù)/空間分析引擎組件和網(wǎng)絡(luò)通訊組件的宿主,同時它發(fā)布了地圖服務(wù),空間分析服務(wù)和遠程管理服務(wù)等Remoting遠程對象。 (5)集群服務(wù)在一組計算機上運行相同的軟件并虛擬成一臺主機系統(tǒng)為客戶端與應(yīng)用提供服務(wù)。通過群集可以實現(xiàn)負載能力的成比例提高,同時還可以減少單點失效的危險,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護性,使計算機實現(xiàn)單機無法實現(xiàn)的容錯和負載均衡。 (6)GIS Web Service是面向空間信息處理的Web Service,其主要功能包括空間信息的管理、查詢、空間分析以及輸出最后處理結(jié)果。地圖服務(wù),地名查找服務(wù),路由服務(wù)就是典型的GIS Web Service。GIS Web Services作為向互聯(lián)網(wǎng)提供GIS服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)組件,在客戶應(yīng)用程序和空間數(shù)據(jù)處理內(nèi)部系統(tǒng)之間起到了橋梁作用,向各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一編程接口。 (7)可視化網(wǎng)絡(luò)控件是網(wǎng)絡(luò)快速應(yīng)用程序開發(fā)(RAD)的基本元素,包括了地圖網(wǎng)絡(luò)控件,鷹眼網(wǎng)絡(luò)控件,圖例網(wǎng)絡(luò)控件和常用工具欄網(wǎng)絡(luò)控件等,這些網(wǎng)絡(luò)控件相互關(guān)聯(lián)和協(xié)作,在可視化開發(fā)環(huán)境中,拖放式的編程模式使得二次開發(fā)的難度降到最低點。 WebGIS技術(shù)創(chuàng)新點新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn),、J2EE等,使得傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)軟件面臨嶄新的開發(fā)和運行環(huán)境,并能面向更多的GIS使用終端如PDA、林業(yè)管理、國土資源管理、城市規(guī)劃、公交系統(tǒng)、運輸業(yè)等,因此基于網(wǎng)絡(luò)地理信息發(fā)布平臺正面臨新的市場形勢;XML是一種愈來愈被大家接受的數(shù)據(jù)標準,地理信息數(shù)據(jù)采用XML標準勢在必行,如WGL等,迄今我國在這方面還是空白。采用XML的地理信息數(shù)據(jù)將脫離形形色色的GIS平臺而獨立存在并能在不同系統(tǒng)間共享;當(dāng)前其它行業(yè)商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對XML的良好支持,使得基于XML數(shù)據(jù)標準的地理信息數(shù)據(jù)可以輕松地獲得良好的數(shù)據(jù)管理效率;XML的地理信息數(shù)據(jù)庫將能更好服務(wù)于當(dāng)前的WEB數(shù)據(jù)搜索和數(shù)據(jù)挖掘。本課題主要是研究WebGIS地理信息系統(tǒng)。主要內(nèi)容為:(1)針對當(dāng)前的WEBGIS平臺普遍存在功能不多,符號表達簡單等,將XML技術(shù)全面用于命令流和數(shù)據(jù)流,并結(jié)合一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一方面的重大突破和改觀,并使中國的地理信息數(shù)據(jù)格式和國外主流發(fā)展方向相一致,有利于國內(nèi)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和交流;(2)WEBGIS網(wǎng)絡(luò)地理信息綜合應(yīng)用平臺解決了傳統(tǒng)的單一的專業(yè)應(yīng)用軟件模式,給各行各業(yè)以及普通用戶在地理信息和專業(yè)方面的使用和便捷,為國民經(jīng)濟發(fā)展和日常生活將起到不可估量的作用。u 更廣泛的訪問范圍 客戶可以同時訪問多個位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù),而這一Internet/Intranet所特有的優(yōu)勢大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理,使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實現(xiàn)。 u 平臺獨立性 無論服務(wù)器/客戶機是何種機器,無論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件,由于使用了通用的Web瀏覽器,用戶就可以透明地訪問WebGIS數(shù)據(jù),在本機或某個服務(wù)器上進行分布式部件的動態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析,實現(xiàn)遠程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。 u 可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本 普通GIS在每個客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件,而用戶使用的經(jīng)常只是一些最基本的功能,這實際上造成了極大的浪費。WebGIS在客戶端通常只需使用Web瀏覽器(有時還要加一些插件),其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯要節(jié)省得多。另外,由于客戶端的簡單性而節(jié)省的維護費用也不容忽視。 u 更簡單的操作 要廣泛推廣GIS,使GIS系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接受,而不僅僅局限于少數(shù)受過專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶,就要降低對系統(tǒng)操作的要求。通用的Web瀏覽器無疑是降低操作復(fù)雜度的最好選擇。u 平衡高效的計算負載 傳統(tǒng)的GIS大都使用文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)的處理方式,其處理能力完全依賴于客戶端,效率較低。而WebGIS能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,將基礎(chǔ)性、全局性的處理交由服務(wù)器執(zhí)行,而對數(shù)據(jù)量較小的簡單操作則由客戶端直接完成。這種計算模式能靈活高效地尋求計算負荷和網(wǎng)絡(luò)流量負載在服務(wù)器端和客戶端的合理分配,是一種較理想的優(yōu)化模式。 WebGIS達到的技術(shù)水平 WebGIS除了具有目前主流桌面版GIS的常規(guī)功能,如數(shù)據(jù)采集、編輯、查詢、分析、存儲等外,還具有如下技術(shù)特點: (1)系統(tǒng)功能上,除桌面版GIS的常規(guī)功能外,還吸收了當(dāng)前國內(nèi)外名牌GIS產(chǎn)品的功能,是一個全面支持網(wǎng)絡(luò)上運行的通用GIS平臺。 (2)在系統(tǒng)配置上,支持海量空間數(shù)據(jù)的存貯和壓縮技術(shù);支持多層(2層至5層)軟件體系結(jié)構(gòu)的異構(gòu)系統(tǒng)平臺,可根據(jù)實際需要定制集成相應(yīng)層次的系統(tǒng)。 (3)支持多種通信協(xié)議。既支持TCP/IP通信協(xié)議,提供在internet和intranet上運行的通信中間件;也可以支持其他通信協(xié)議,如移動無線通信協(xié)議。 (4)提供多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫訪問機制。支持空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、文件系統(tǒng)、多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和GML標準。 (5)提供空間信息服務(wù)共享環(huán)境。它是空間信息共享平臺的開發(fā)環(huán)境。利用該環(huán)境開發(fā)的產(chǎn)品可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的分布式計算和協(xié)同服務(wù)。 (6)支持多種工作方式:胖終端工作方式、瘦終端工作方式、瀏覽器網(wǎng)絡(luò)用戶查詢工作方式、與GPS、RS或MIS、OA的一體化工作方式、多用戶協(xié)同工作方式、支持大計算量的分布式計算、三維圖形計算和分析。 (7)具備豐富的編輯功能,支持多用戶協(xié)同編輯,協(xié)同工作用戶的數(shù)量沒有限制。 (8)具備豐富的空間運算、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析等功能,支持空間數(shù)據(jù)的分布式處理。 (9)遵循OpenGIS規(guī)范,支持點要素、線要素、面要素、體要素、復(fù)合要素、融合要素(不同類型空間實體形成一個新的要素,即異構(gòu)要素)等豐富的要素類型。 (10)支持矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)的互動和一體化查詢與管理。 (11)支持四十余種投影方式和用戶自定義投影。 (12)支持通用數(shù)據(jù)和圖像壓縮。 (13)支持多種數(shù)據(jù)格式(E00 /SHP /Tiff /BMP /JPG /PCX /EMF /PNG /DEM/3DX)。 (14)個性化設(shè)計和所見即所得的界面,使復(fù)雜的編輯流程和分析流程易于完成。 (15)透明化的工作流程,使得用戶不必關(guān)心多用戶對數(shù)據(jù)的訪問。 (16)跨平臺運行,支持Linux,Unix,Windows操作系統(tǒng),并支持異構(gòu)系統(tǒng)(如應(yīng)用服務(wù)器采用Linux,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows,數(shù)據(jù)中間件采用Unix等等)。 WebGIS技術(shù)選型 WebGIS基本組成 所謂WebGIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能,Web分布式交互操作是工作的重心。WebGIS的基本組成(如下圖)包括:  ◆ Web服務(wù)器  ◆ Browser瀏覽器(GIS 插件)  ◆ 頁面描述語言:HTML,VRML  ◆ Web交互程序:JAVA,CGI,ActiveX◆ GIS數(shù)據(jù)庫管理器:ARCSTORM,SDE WebGIS實現(xiàn)模式 CGI通用網(wǎng)關(guān)接口 GIS廠商在其產(chǎn)品基礎(chǔ)上發(fā)展INTERNET解決方案,通常采用CGI,即提供專用空間數(shù)據(jù)庫的Web接口。CGI是連接應(yīng)用軟件和Web服務(wù)器的標準技術(shù),HTML的功能擴展,CGI程序與HTML結(jié)合實現(xiàn)交互式動態(tài)通信。例如,為了讓用戶可以存取數(shù)據(jù)庫中的信息,CGI可被用來連接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,在系統(tǒng)中起通訊橋梁作用,通過HTML將客戶端請求傳給Web服務(wù)器,再利用專門的CGI訪問GIS服務(wù)器,GIS服務(wù)器承擔(dān)查詢計算工作,將結(jié)果構(gòu)建成一個HTML文擋反饋給Web服務(wù)器,再傳回客戶端瀏覽器。 由于CGI是服務(wù)器上可執(zhí)行程序,基本上所有的計算機語言都可以用來發(fā)展CGI程序,最常用的包括(C/C++、Perl和Visual Basic)。CGI技術(shù)很快被用于構(gòu)造能產(chǎn)生動態(tài)地圖的Web網(wǎng)站,根據(jù)程序特點,GIS CGI技術(shù)方法可分為以下兩類: ◆ CGI啟動制圖軟件以批處理方式運行:這種系統(tǒng)的長處是程序簡單,運行速度快,但功能不足,而且大多數(shù)GIS軟件不能以批處理方式運行。 ◆ CGI啟動后端GIS程序:一般GIS軟件都基于圖形用戶界面“事件”驅(qū)動,一旦啟動,就可以一直后臺運行等待觸發(fā)事件。于是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上的事件,通過CGI很容易傳到后端GIS軟件上,CGI和后臺GIS軟件的信息交換是通過“進程間通訊協(xié)議”IPC來完成的,常見的IPC協(xié)議有傳統(tǒng)UXIX上的遠程過程調(diào)用RPC,WINDOWS的動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE和實體連接和嵌入OLE以及MAC機上的(Apple event),利用這種CGI方法,只要用戶在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器按一下,信息就通過網(wǎng)絡(luò)傳回到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上,然后由CGI程序?qū)⒋诵畔⑼ㄟ^IPC傳到后端的GIS軟件。例如,可以要求GIS軟件將地圖某個地區(qū)放大,然后將放大后的地圖屏幕圖象傳回給用戶。 這種方法的優(yōu)點在于,運行速度較前一種快,因為它不需要每次啟動后端的GIS軟件,同時可以利用商業(yè)化GIS軟件產(chǎn)生高質(zhì)量的地圖。事實上GIS軟件的所有功能都可以被利用起來。然而這種方法仍有許多不足之處,首先,很難同時運行多個CGI程序,因為受軟硬件的限制,可同時運行的GIS軟件的份數(shù)通常是有限的,同時亦很難跟蹤看出哪個用戶用哪份程序。CGI結(jié)構(gòu)中,CLIENT端僅起了一個啞終端的作用,其功能限于向SERVER發(fā)送用戶請求和顯示所接受的SERVER的處理結(jié)果,SERVER承擔(dān)了一切計算功能。這種模式并沒有實現(xiàn)真正的分布式協(xié)同計算,它僅適用于封閉環(huán)境的小型局域網(wǎng),對于開放型的INTERNET絡(luò)很容易引起服務(wù)器的過載。 其次,這種方法需要制圖軟件一直處于運行狀態(tài),這不僅要求GIS軟件所在的服務(wù)器一直聯(lián)機而且也消耗不少計算機資源。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的流量較低時,這種系統(tǒng)會保持良好的運行狀態(tài)。但多個用戶同時訪問服務(wù)器時,多個CGI備份的同時運行導(dǎo)致服務(wù)器負載過重而降低效率,使運行速度大打折扣。顯然,用戶產(chǎn)生的每一個事件都要通過互聯(lián)網(wǎng),由服務(wù)器來處理,當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)流量較高時,CGI并不是一種理想的技術(shù)路線。其它的不足之處包括從服務(wù)器方面驅(qū)動的CGI,必須用某個特定的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的專用SQL語言手工編寫數(shù)據(jù)庫接口,網(wǎng)絡(luò)安全問題以及有限的交互性問題(即用戶很難直接操作地理實體)。 PLUGINS GIS插件 基于CGI的系統(tǒng)僅提供給用戶端(client)有限的GIS功能,傳給用戶的信息都是靜態(tài)的,而且用戶的GIS操作都需要由服務(wù)器來處理。解決這個問題的方法是把一部分服務(wù)器上的功能移到用戶端上,這樣不僅加快了用戶操作的反應(yīng)速度,而且也減少了互聯(lián)網(wǎng)上的流量。標準萬維網(wǎng)瀏覽器只提供了一些最基本的瀏覽和導(dǎo)航功能,而缺乏處理地理空間數(shù)據(jù)的能力。一種方法是安裝額外能和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器交換信息的專門GIS軟件。這種增加網(wǎng)絡(luò)瀏覽器功能的方法就叫“插入法”Plugins。目前這種插入軟件已被普遍采用,在多媒體領(lǐng)域尤為明顯。這種插入軟件不但可以增加網(wǎng)絡(luò)瀏覽器處理地理空間數(shù)據(jù)的能力。使人們更容易獲取地理數(shù)據(jù),而且可以減少網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的信息流量從而使服務(wù)器更有效地為更多的用戶服務(wù),因為大多數(shù)用戶的數(shù)據(jù)處理功能可以由網(wǎng)絡(luò)瀏覽器插入軟件來完成。和傳統(tǒng)應(yīng)用軟件類似,插入軟件也需要先安裝再使用,因而傳統(tǒng)軟件不同版本之間的不兼容性及版本管理問題仍然存在。 JAVA技術(shù) 盡管插件可以和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器一起有效處理空間數(shù)據(jù),但這種方法仍有不少缺陷。首先,它將導(dǎo)致用戶端負擔(dān)過重,因為幾乎每個軟件廠商都希望它的軟件能與互聯(lián)網(wǎng)兼容。這顯然不符合標準網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便宜簡單設(shè)計思想。其次,眾多的插入軟件的管理會成為信息技術(shù)部門的一個大問題,因為任何人只要可以連上互聯(lián)網(wǎng)都可以接收最新的插入軟件,為解決上述各種問題,互聯(lián)網(wǎng)程序語言應(yīng)運而生?;ヂ?lián)網(wǎng)程序語言的出現(xiàn)標志著WebGIS的開始,目前最普及的互聯(lián)網(wǎng)程序語言是由SUN公司開發(fā)的Java。 Java是一種面向?qū)ο蟮挠嬎銠C語言,它借鑒了C、Smalltalk、Object C++和Cedar/Mesa等面向?qū)ο笳Z言的優(yōu)點,其特點是簡潔動態(tài)適應(yīng)性強,運行穩(wěn)定、安全,對網(wǎng)絡(luò)而言,與計算機結(jié)構(gòu)體系無關(guān),容易移植,在一種系統(tǒng)下發(fā)展的應(yīng)用軟件可以直接在完全不同的系統(tǒng)下運行。事實上Java編譯器產(chǎn)生的是一種獨立于任何操作系統(tǒng)的字節(jié)碼Bitecode,這種字節(jié)碼程序可以在任何一臺Java虛擬機Java Virtual MachineJVM上運行,任何系統(tǒng)只要支持Java虛擬機就可以運行Java程序,而與程序在何種系統(tǒng)下發(fā)展和編譯無關(guān),目前流行的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器都直接支持Java程序。 第二種互聯(lián)網(wǎng)程序語言是由微軟公司提出的Active X,其實Active X控制是由OLE控制OCX加上一些新的互聯(lián)網(wǎng)的界面函數(shù)發(fā)展起來的,Active X仍然依賴現(xiàn)有OLE 編程體系來達到增加互聯(lián)網(wǎng)的交互性目的,方法之一是利用一個OLE文件實體DocObject作為一個通用控制容器Container,例如,微軟公司的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器Explorer就可以發(fā)展成為一個文件實體的控制容器,然后加入GIS引擎作為文個實體的服務(wù)器函數(shù)。這樣擴充后的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就能顯示和處理地理空間數(shù)據(jù)。Active X也可以作為服務(wù)器,例如,微軟公司的分布式COM (Distributed Common Object Model),將使在用戶和服務(wù)器兩端的Active 控制互相交換信息,從而把整個網(wǎng)絡(luò)上的負荷分布到各個不同的子網(wǎng)上。與Java相比,Active X目前還沒有解決非常重要的網(wǎng)絡(luò)安全問題。 程序語言與前面所述的幾種方法的主要不同之處在于允許可執(zhí)行程序從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上傳到用戶機器上,并直接在用戶機器上執(zhí)行,從而省略了一整套傳統(tǒng)軟件的安裝過程。比較而言,這種方法有許多優(yōu)越之處,容易分發(fā),不要安裝且可以集中版本控制。由于
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